Введение к работе
Лктуяль;JQsnjjgnoACMы. Подготовка сырьевой баз.-,: для развития нефтяной и газовой промышленности п разлнчных регпонах, зависит от эффективности ocnoemu; нозых п/'Сіуадей, отличающихся сложными горпо-геолспяїескплш условиями. Резко усложняется процедура получения и достоверность исходной информации, возрастает аварийность и бурении, возникает опасность необратимого закупоривания пласта на глубину, недоступную для сквозного прострела перфоратором. В результате падает продуктивность сквлжнн, наступает их преждевременное обводнение м резко снижается пефте-газо-конденсатоотдача продуктивных
Пластов.
Главным «передаточным звеном», через которое осуществляется техногенное воздействие на глубинные объекты, явля'отея, так. называемые, рабочие жидкости для бурения, заканчнвалия и ха.чрелшнта. Каждая система рабочих жидкостей характеризуется большим. разнообразием составов и требует'для приготовления значительного количества химреагентов, материалов и затрат пепол'.огатсль-пого времени. Поэтому целый ряд рабочих жидкостей, сголь необходимых для решения индивидуальных задач, не применяется на практика Как правило, для многих процессов и качестве универсальной рабочей жидкости используете;; обычно буровой глинистый раствор. С ним не только бурят скважину, но и вскрывают продуктивный пласт, осуіпеопї-ляют перфорацию, оставляют в качестве падпакерной, жидкости, глушат скважину при капремонте и т.п.
Практика показала, что глинистый раствор не может быть универсальной рабочей жидкестыс. Си стелил глинистых растворов достаточно «инерционны» и плохо получаются
переводу в рабочую -жидкость иного назначения с соответствующими свойствами. Химреагенты, разработанные для стабилизации глинистых растворов, наиболее эффективны при средней конусігграуии.глинистой фазы 10—2С %. При низкой (менее 5—10 .%) и. высокой (свыше 2G—25 %) концентрации глины система находится и неустойчивом состоянии.
Цель работы." На основании известных данных о «Ьизико-
—%* —— -А — ;———— ' ' t
химическом взаимодействии различных жидкостей с горными породами, а также с" мс-подьзозанисм -фундаментальных положений горно-геологической науки и собственных исследований;. предложить, разработать и внедрить на практике гибкие технологии рабочих жидкостей для бурения., заканчивать и їсіші-тальцбго ремонта нефтегазовых скважин в осадочной толще и магматических породах кристаллического
фундамента.
Основные задачи исследований.
1.Конкретизировать vi углубить представления об особенностях горно-геологических и технологических процессов, происходящих в массиве и системе «скважииа-пласт», влияющих на возникновение и 'характер осложнений в скважине, ухудшающих состояние продуктивного пласта.
2. G учетом сформулированных требований разработать производственную и коллоидно-химическую классификации рабочих жидкостей ^позволяющих .-уі гифипировать составы жидкостей с целью'сокращения -номенклатуры и расхода реагентовп материалов.--;
3. Разработать новую технологию структурирования йодных растворов '.органических реагентов без применения глинистой дисперсной фазы, отдав предпочтение не полимерам ':(-КМЦу поликрилаты, полисахариды), а мниеллярньш. электролитам' (гуматы, лищосульфонаты, лишины) как наиболее доступным й дешевым.
-
Исследовать технологические свойства рабочих' жидкостей и их влияние на породы в форме нсскустпснных образцов, а также п реальных утопиях залегания, то есть, п пристенном слое глубоких екпажии.
-
ОпреДСЛИТЬ ИСТОЧНИКИ СЫрЬЯ U ХЇШрСЯГСНТОП Ді\Я
приготовления разработанных состапоп рабочих жидкостей и их утяжеления; составить правила безопасной работы с асбестом, торфом (возгорание),
-
Пронести промышленную апробацию наиболее эффективных (по лабораторным даннылО систем рабочих жидкостей при бурении, заканчивали» и капремонте глубоких скважин п разнообразных условиях.
-
Обобщить .материал лабораторных, пилотных и промысловых испытаний и разработать необходимые технические условия и ннструюпш.
Научная нопнанг.. Существенно приближена к реальности научная концепция о характере взаимодействия бурового раствора с породами приствольной зоны и период, наступающий сразу после формиропаннл ствола скважины долотом, и о первоочередной причине быстрого разупрочнения пород, приводящей к дезинтеграции (осыпи) или пластифиуиропашпо хрупких пород (вытекание в скважину). При разбурпвапии толщи пород с ослабленными внутренними связями образуется разветвленная сеть каналов, быстро подводящих фильтрат даже з наиболее удаленные точки околоскважшшой зоны, и только последующий ход процесса разупрочнения предопределяется действием ряда эффектов, известных и достаточно хорошо изученных п академических работах: диффузия, осмос, гидратация, ионный обмен, хелю-сорбция и т.п.
Сконцентрировано внимание на создании нового поколения гетерогенных буровых и Других рабочих жидкостей, п которых волокнистая дисперсная фаза
выполняет двойную функцию: структурообразователя и специфического кольматанта устья природных и техногенных треіцин. Общеизвестным реагенталшнгибиторам (СаС^, КСІ, Ыа2СОэ, CaSOj и др.) отводится вторичная роль ~ уменьшение разрушительных процессов с участием водной фазы, проникшей через несовершенный кольматауионный экран.
В рамки-данной концепции укладываются также пути решения качественного вскрытия продуктивного пласта и предохранение его от загрязнения буровым и тампонажпым растворами.
Разработанные классификации рабочих жидкостей позволили обобщить ряд признаков, унифицировать технологии и использовать ранее разработанные способы получения торфогуматных и аебогуліатньїх буровых растворов при получении жидкостей глушения и селективной изоляции пласта, гидроизолирующих смесей и т.н.
Установлены новые явления, имеющие место при структурировании торфом и асбестолі водных растворов органических реагентов, а сами реагенты с учетом специфики процессов классифицированы на полимерные и мицеллярные электролиты. Частичное разложение торфа при температуре выше 120—130 С способствует превращению его в реагент-стабилизатор минеральных дисперсий.(в том числе асбестовых) и ингибитор терлшокислительной деструкции полимерных реагентов. Мицсллобразование в водных растворах УЩР способствует усилению кольматирующих свойств и поэтому замедляет разупрочнение глины. Нейтрализация УЩР увеличивает долю мицелл с молекулярной массой 70—75 тыс. Хемосорбция гуліатов на поверхности асбеста приводит к образованию псевдомицелл-кольмантов и одновременно элементов структуры раствора, получившей назваїгае адгезионной.
Практический ценность. Положено начало развитию технологии буропых растворов, направленной на мгновенную гидроизоляцию пород на стенках скважины в ходе углубления. V> принципе, должно исключаться проникновение значимых обье.чоп фильтрата. Может отпасть необходимость и применении дорогих ингибируюших составов. V> качестве первого шага п этом направлении разработаны различные варианты составов буровых растворов, названных асбо- и торфогуматами.
Практически доказано, что при бурении в зонах дробления пород кристаллического фундамента эффективно закачивать небольшой обг.ем гидроизолируюіцей пасты в свежепробуренный интервал перед каждым подг-смом долота. Эта процедура проводится в реальном масштабе времени бурового процесса и этим отличается от жидкостных ванн.
Нп уровне изобретений разработано свыше десяти составов рабочих жидкостей для бурения, заканчивали;! и капремонта скважин. Большинство жидкостей являются экологически чистыми системами.
Реализация работы в промышленности В теч єн и е последних 10 лет осуществлена опытно-промышленная проверка различных рабочих жидкостей п ряде регионов России, Украины, Туркменистана. С безглинистымп растворами пробурено свыше 65 тис. м. скважин, а в ряде поисковых скважин в Туркменистане получены промышлен-,ныс притоки газа. Это оказалось возможным благодаря выполнен}! ой организационно-технической работе. Составлены ТУ па торфяной структурообразователь,. «целестиновый» утяжелитель,обоснованы заказы на специальный сорт торфа.асбеста. Доказана пожарная безопасность торфяного струїсгурообразопателя, разработаны правила работы с асбестом.
Обсуждение работы. Основные положения доложены на VII республиканской научно-практической конференции в г.Ашгабатс (1984), научно-практических конфереш;иях в Перьми (1985) и Ашгабате (1987),. научно-практической конференции ТуркмеиНИГРИ (1989), заседаниях ИТС ПО «Туркменгсология»' (1992) и Госкорпорации «Туркменгаз» (1993), на научном семинаре кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Государственной Академии нефти и газа им. ИлМ.Губкина (1994)
За разработку м промышленное внедрение новых высокоэффективных буровых растворов автору было присуждено звание Лауреата премии Ленинского комсомола (1991) и Ленинского комсомола Туркменистана (1991). Главный комитет комитет ВДНХ СССР наградил автора бронзовой (1987) и. серебряной (19S8) медалями. Гель-технология опиата и корреспондентских статьях: «A new drilling technology»-и журнале «INDIAN MINING AND EMG. J.:> (1986); «И снова.поиск», «Идеи ждут аукциона» в «Комсомольской правде» от 08.07.86 и 03.03.87.
Результаты работ включены отдельными разделами в учебную программу дисциплины «Буровые промывочные растворы»-по кафедрам бурения вузов,- входящих в систему учсбно-мстодичсскогр объединении по нефтегазовому образованию.
Публикации. Основные научно-практические положения опубликованы в 26 печатных работах, включая одну монографию, 13 -авторских свидетельств на изобретения, 7 научных статей и методических разработок, 5 докладов и выступлений. Кроме того, автор в качестве ответственного исполнителя темы участвовал в написании б' научно-технических отчетов лаборатории спецрастворов ГАНГ им. И.М.Губкина.'
Основной обьем исследований автор выполнял птечение 10 лет в качестве аспиранта и докторанта кафедры бурения ГАМ Г им. И.М.Губкина и преподавателя' Туркменского политехнического института (г.Ашгабат).
Выли использованы положения и выводы, полученные специалистами ГАНГ нм.И.М.Губкина, ВНИИБуровой техники, Лпрслспского отделения ВНИГНИ, института химии АН Туркменистана, ТуркмснНИГРИ, Туркмен-НИПИНефть. Института торфа (г. Тверь), Института проблем рационального использования природных ресурсов и экологии АН Белоруси (г.Минск), а также некоторые частные вопросы кандидатской диссертации, зацрппенной на специализированном Сопете К.053.27.OS при ГАНГ нм.И.МГубкина 17.02.S6.
Автор провел ряд совместных лабораторных и промысловых исследований в рамка;-: единой хозрасчетной тематики под руководством проф.О.К.Лнгелопуло с сотрудниками и аспирантами кафедр ы бурения ['АН Г В. Э. А паковым, Л. А. Алекса) і дрюком, И. П. Бутси ко, С.В.Вязниковцепмм, Н.Ю.Крестьянской, Н.К.Назаропым и Э.Г.Прокудиным. По результатам этих работ были в свое время написаны отчеты (темы 244. 47, 161), получен ряд авторских свидетельств, а в диссертации имеются соответствующие упоминания.